Как мир стал многоклеточным

Короткая жизнь биолога Алексея Захваткина увенчалась открытием мирового значения.

Алексей Языков родился в 1905 году в Екатеринбурге, детство же провел в Швейцарии, где получил прекрасное домашнее образование, в частности, в совершенстве знал французский и английский языки. С началом Первой мировой войны семья Языковых спешно покинула город Монтрё и вернулась в Россию, чтобы обосноваться в Москве. Из-за происхождения — Алексей был древнего боярского рода Языковых — он после октябрьского переворота не мог поступить в высшее учебное заведение.

Пригодилось домашнее образование: Алексей зарабатывал на жизнь, делая зарисовки растений и мелких животных для профессоров Дмитрия Сырейщикова и Григория Кожевникова. C их согласия он начал посещать университетские лекции по биологии как вольнослушатель, но основного своего занятия не оставил и продолжал совершенствовать свое мастерство художника, посещая курсы живописи профессора Дмитрия Кардовского.

В 1926 году Алексею Языкову, хорошо известному в кругу московских биологов художнику-графику, предложили место лаборанта-художника в Среднеазиатском институте защиты растений в Ташкенте. Ученые этого института постоянно устраивали экспедиции, Алексей, как и в Москве, делал рисунки органических форм, но еще проявил замечательные способности к наблюдениям и исследованиям. Несмотря на отсутствие образования, через год Алексей Языков становится ассистентом, затем штатным специалистом — энтомологом, а с 1931 года — старшим научным сотрудником базового Всесоюзного института защиты растений в Ленинграде.

Однажды экспедиционный отряд, в котором был и Алексей Языков, был захвачен басмачами, боровшимися с большевистской властью. Все оборудование, все материалы и документы басмачи отобрали, а ученых отпустили. Когда стал вопрос о восстановлении утраченных документов, Алексей Языков при поддержке профессора Василия Плотникова и других коллег, оформил справку об утрате диплома о высшем образовании; кроме того, в новом паспорте он стал не Языковым, а Захваткиным, такова была фамилия его отчима.

В 1932 году в немецком энтомологическом журнале выходит первая статья Алексея Захваткина.

В 1933 году по приглашению академика Николая Кулагина Алексей Захваткин становится сотрудником лаборатории энтомологии МГУ, тогда там занимались не только насекомыми, но и паукообразными, в частности амбарными клещами. Эти вредители портили продовольственные запасы (а «вредителей» — директоров элеваторов за это расстреливали), но ни их классификации, ни точных методов систематизации, ни описаний их видов, ни эффективных методов борьбы с ними не существовало.

За амбарных клещей Алексей Захваткин и взялся.

Он разработал методы морфологического анализа, по которым и сейчас определяют вид клеща; практически с нуля создал систематику клещей. До него не было точных рисунков даже некоторых широко распространенных видов клещей. Алексей Захваткин первым разделил клещей на три отряда. Эти исследования, продолжавшиеся и в годы Великой Отечественной войны, помогли сохранить стране значительное количество хлебных припасов, в которых была острейшая нужда.

В 1946 году Алексей Захваткин выступил со статьей «О природе бластулообразных личинок низших Metazoa» (многоклеточных). Он предложил концептуально новое объяснение того, как появились многоклеточные животные: «гипотезу синзооспоры», или «палинтомическую гипотезу». Как заметил Алексей Захваткин, жизненный цикл некоторых простейших имеет удивительное сходство с онтогенезом (индивидуальным развитием) многоклеточных и делится на три периода. За первый, прогамный, период материнская одноклеточная особь, соответствующая яйцеклетке, переживает значительный, «избыточный» рост, не прерываемый делениями. Во второй, сингамный период происходит оплодотворение материнской особи. В третьем, метагамном периоде — две фазы. Вначале происходит палинтомия: гипертрофированная материнская особь делится на две, затем на четыре, восемь и т. д. потомков, которые тут же, не успевая вырасти, дифференцироваться и обрести самостоятельность, начинают делиться. Это очень похоже на дробление яйца в ходе онтогенеза многоклеточных: клетки-потомки обеспечиваются запасами, накопленными материнской клеткой. Некоторые из этих клеток так и не становятся самостоятельными организмами и остаются на иждивении матери, превращаясь в бластомеры, эмбриональные клетки. Палинтомическая фаза сменяется серией монотомических делений, формируются так называемые трофозоиты, одноклеточные вегетативные особи, превращающиеся потом в самостоятельные организмы.

Алексей Захваткин обратил внимание, что в жизненном цикле кишечнополостных также есть чередование прогамного, сингамного и метагамного периодов. В первой фазе метагамного периода, то есть в ходе дробления яйца, образуется множество жгутиконосных клеток. В отличие от одноклеточных, у гидроидных эти клетки объединены в непитающуюся расселительную личинку-бластулу, которую Алексей Захваткин предложил называть «синзооспорой» — чтобы подчеркнуть, что бластула фактически представляет собой множество соединенных расселительных зооспор. Затем организм начинает питаться, и в процесс деления клеток вклинивается фаза роста. Вопрос: унаследована ли эта особенность многоклеточных от гипотетического предка или же приобретена ими независимо в ходе эволюции? Алексей Захваткин считал, что верно первое, ее критики — что второе.

Но критики появились сильно позже — из биологов того времени только Владимир Беклемишев обладал необходимой эрудицией, чтобы оценить идею синзооспоры. «Алексей Захваткин,— писал Беклемишев уже после его кончины,— встав на грань гениальности, поднял завесу над ранее неведомой биологической реальностью».

Спустя более чем 70 лет гипотезе синзооспоры нашлось косвенное подтверждение: в апрельском номере журнала BMC Biology опубликована статья об одноклеточных жгутиковых хищниках, которые для успешной охоты на другие одноклеточные слипались в «многоклеточные» псевдоорганизмы — агрегации. Такой образ жизни способствовал увеличению размеров клеток в составе агрегации, а сама агрегация начинала расти не за счет присоединения новых «членов», а за счет деления имеющихся.

14 декабря 1950 года Алексея Захваткина не стало. Его монографии, статьи, незаконченные работы, а также записи с его лекционного курса вошли в изданный в 1953 году «Сборник научных работ Алексея Захваткина», представляющий собой наиболее полную его библиографию. Дело отца продолжил его сын, Юрий Захваткин, выдающийся энтомолог и акаролог.